DE2129901A1

DE2129901A1 - Vorrichtung zum Aufblasen einer Sicherheitsanordnung fuer Fahrzeuge

Info

Publication number: DE2129901A1
Application number: DE19712129901
Authority: DE
Inventors: Smith Lester E; Johnson James T
Original assignee: Olin Corp
Current assignee: Olin Corp
Priority date: 1970-06-16
Filing date: 1971-06-16
Publication date: 1971-12-23
Also published as: BE768593A; GB1286773A; CA927431A; US3642304A; AU2865971A; NL7108171A; FR2097937A5; ZA712794B

Description

Priorität: 16. Juni 197o Nr. k6 663 - V.R

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufblasen einer Sicherheitsanordnung für Fahrzeuge, bestehend aus einem aufblasbaren kissenartigen Behälter, einem Druckfluidspeicher und einer verzögerungsabhängig zündbaren Treibmittelladung.

Zum Schutz von Fahrzeuginsassen gegenüber Verletzungen im Falle einer Kollision des Fahrzeugs sind bereits aufblasbare Sicherheitsbeutel bzw. -kissen oder -behältnisse bekannt. Derartige Behältnisse werden durch Öffnen eines Speichers mit einem unter Druck stehenden Gas aufgeblasen, wenn ein Zusammenstoß erfolgt, so daß das Gas in das Behältnis strömen und es aufblasen kann. Vor dem Aufblasen ist das Behältnis im allgemeinem

109852/1377

in dem Fahrzeug im zusammengefalteten Zustand im Armaturenbrett, in der Lenksäule, an der Fahrzeugdecke oder an einer anderen Stelle untergebracht, wo es im Falle eines Zusammenstoßes nach dem Aufblasen zum Schutz des Fahrzeuginsassen beitragen kann. Zum Aufblasen des Behältnisses ist es bei den bekannten Anordnungen erforderlich, daß das Gas für das Aufblasen unter einem sehr hohen Druck gespeichert ist, Dabei treten ernsthafte Abdichtungsprobleme auf, da die Anordnungen über in Jahre gemessene Zeiträume dicht bleiben müssen. Wenn man beispielsweise ein Fahrzeug jahrelang fährt, ohne daß es in eine Kollision verwickelt ist, ist es wesentlich, daß selbst minimale Undichtigkeiten des Druckgasspeichers ausgeschlossen sein müssen, wenn die Anordnung einsatzfähig bleiben soll.

Man hat deshalb unter großem Aufwand Speicher hergestellt, die das Druckgas für derartig lange Zeiträume dicht einschließen. Die Mehrzahl der bisher verwendeten aufblasbaren Anordnungen verwendet eine Art von Detonator, um einen Teil des Gasspeichers zu zerbrechen, wenn eine Kollision erfolgt, so daß das Gas zu dem Behältnis strömen kann. Dadurch wird ^ der aufwendigste Teil der Anordnung beim Gebrauch zerstört und muß nach der Kollision vollkommen ersetzt werden. Die bekannten Anordnungen können deshalb nicht auf einfache Weise wieder geladen und auch nicht durch Ersetzen eines einfachen Teils wiederverwendbar gemacht werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher der Fluidspeicher bei Wirksamwerden der Anordnung keiner Zerstörung ausgesetzt ist.

Diese Aufgabe wird bei der Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art durch ein Gehäuse mit einer Kammer gelöst, deren

109852/1377

eine Seite mit dem Druckfluidspeicher in offener Verbindung steht und von der die anderen beiden gegenüberliegenden Seiten von Platten verschlossen.sind, die Sollbruchstellen aufweisen, wobei die eine Platte einen Verschluß gegenüber einem an dem Gehäuse angebrachten Treibmittelgehäuse bildet, während die andere Platte den Abschluß, gegenüber einem Auslaßgehäuse bildet, das mit dem Gehäuse und dem aufblasbaren Behälter verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat also einen Speicher für die Zufuhr von Druckfluid, das unter einem niedrigeren Druck steht als es üblicherweise zum Aufblasen von Sicherheitsbeuteln erforderlich ist. Von dem Speicher erstreckt sich eine offene Leitung zu einem Gehäuse, das zwischen dem Speicher und dem nicht aufgeblasenen Behältnis oder Sicherheitskissen angeordnet ist. In dem Gehäuse verhindert eine Dichtung, daß Druckfluid zu dem Behältnis strömt. Eine abgedichteteVerbrennungskammer enthält eine Treibmittelladung, ist mit dem Gehäuse verbunden und gegenüber dem Gehäuseinneren bzw. Fluid enthaltenden Teil mechanisch abgedichtet. Der Treibmittelladung ist für ihre Zündung ein Explosivzünder zugeordnet. Mit dem Zünder ist ein herkömmlicher Kollisionsfühler über elektrische Leitungen derart verbunden, daß dann ein elektrischer Strom zu dem Zünder zu dessen Zündung fließt, wenn eine Kollision erfolgt. Wenn der Zünder gezündet hat, wird die Treibmittelladung ebenfalls entzündet und erzeugt Verbrennungsgase, wodurch der Druck in der Verbrennungskammer erhöht wird. Wenn der Druck in der Verbrennungskammer über einen bestimmten Wert steigt, wird die mechanische Dichtung zwischen der Verbrennungskammer und dem Gehäuse durchgebrochen und gegen die Abdichtung zwischen dem Behältnis und dem Speicher geworfen, welche sie zerbricht. Dadurch kann ein Gemisch von gespeichertem Druckfluid und Verbrennungsgasen zu

109852/13 77

dem Behältnis strömen und es aufblasen. Um die Anordnung nach dem Gebrauch für eine erneute Benutzung bereitzustellen,
braucht nur das Gehäuse ersetzt zu werden, welches einen ohne großen Aufwand herstellbaren Bestandteil der Anordnung darstellt. Eine Öffnung in dem Gehäuse wird zum Wiederfüllen des Speichers mit Druckfluid verwendet, wonach die Öffnung verschlossen und die Anordnung wieder betriebsbereit ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat deshalb den Vorteil, daß das Fluid bei einem bestimmten Druck in einem Volumen gespeichert werden kann, das geringer ist als das Volumen, welches
für das Aufblasen des Beutels erforderlich ist und bei welchem keine Wärme bzw. kein Gas zugesetzt wird, das aus der Verbrennung einer Treibmittelladung stammt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung tragen die dem Druckfluid zugemischten
Verbrennungsgase wesentlich zum Aufblasen des Sicherheitskissens bei* Bei Betätigung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird der Fluidspeicher nicht beschädigt und das Kissen extrem schnell aufgeblasen.

109852/1377

Anhand der beiliegenden Zeichnung wird eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer Teilansicht die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Fahrzeug.

Fig. 2 zeigt im Schnitt einen Teil des erfindungsgemäßen Gehäuses mit den Abdichtungen und der Anordnung der Treibladung.

Fig. 3 zeigt im Schnitt wie Fig. 2 das Gehäuseteil nach einer Kollision.

Wie in Fig. i gezeigt ist, ist in einem Fahrzeug 2 ein Speicher k angeordnet, der ein Druckfluid für das Aufblasen eines Behältnisses 6 enthält, das in dem Armaturenbrett 8 des Fahrzeugs angeordnet ist. Das Behältnis bzw. der Beutel 6 ist im nicht aufgeblasenen bzw. zusammengefalteten Zustand gezeigt. Wenn es nach einer Kollision aufgeblasen wird,dehnt es sich zu der Form 6' aus, die gestrichelt gezeichnet ist und ein weiches Kissen bildet, gegen welches ein Insasse Io des Fahrzeugs bewegt wird. Das Behältnis 6 kann die Form eines flexiblen Beutels aus Kautschuk, Tuch oder dergleichen haben und in bekannter Weise entlüftet oder.falls erwünscht ^nicht entlüftet werden. Das Volumen des Speichers k kann beispiels-

weise nur 980 cm (60 inch ) betragen. In dem Speicher h befindet

2 sich ein Fluid bei einem Druck von etwa I70 kg/cm (2^oo psi). Damit kann noch ein Beutel mit einem Volumen von ο,28 m (Io ft ) aufgeblasen werden. Um einen Beutel mit einem VoIu-

men von o,28 in mit den bekannten Anordnungen aufblasen zu können, braucht man einen Speicher mit einem Volumen von 2600 cm (I60 inch^J), in dem das Fluid mit 25o kg/cm (3500 psi) gespeichert ist.

109852/ 1377

Von dem Speicher 4 erstreckt sich eine Leitung 12 zu einem Gehäuse, das insgesamt mit l4 bezeichnet ist. Eine zweite Leitung l6 führt von dem Gehäuse 14 zu dem Behältnis 6. An dem Fahrzeug 2 ist ein Kollisionsfühler 18 herkömmlicher Bauart befestigt, der einen elektrischen Strom erzeugt, wenn das Fahrzeug in einen Zusammenstoß bestimmter Größenordnung verwickelt ist. Elektrische Leitungen 2o verbinden den Fühler 18 mit dem Gehäuse l4.

In Fig. 2 sind das Gehäuse l4 und die zugeordneten Leitungen 12 und l6 gezeigt. Das Gehäuse 14 hat einen Hauptteil 22 mit einem Mittelhohlraum 24, in den ein Einlaßkanal 26 mündet, in den die Leitung 12 vom Speicher 4 mündet. Eine Füllöffnung 28 mündet in den Hohlraum 24 und kann so zum Füllen des Speichers mit Druckfluid verwendet werden, wenn die Anordnung zusammengebaut, wird. Nach dem Füllen des Speichers wird ein Stopfen 3° in die Öffnung 28 eingepaßt, so daß der Hohlraum 24 gegen einen Fluidaustritt abgedichtet ist. Der Stopfen 3o kann verschweißt oder auf andere Weise permanent in der Öffnung 28 fixiert werden.

Die Außenseite einer Wand des Hauptteils 22 hat einen ring- W förmigen Vorsprung 32, um dessen Außenseite die zweite Leitung l6, die zu dem Behältnis 6 führt, angeordnet ist. Die Leitung l6 ist mit dem Hauptteil 22 durch Verschweißen oder auf andere bekannte Weise gasdicht verbunden. An der Innenseite des Vorsprungs 32 ist in gleicher Weise ein becherförmiges Verteilerstück 34 angebracht, das eine geschlossene Stirnwand 36 und eine Anzahl von Öffnungen 38 in der Seitenwand hat, deren Zweck nachstehend näher erläutert wird. Zwischen dem Hohlraum 24 und dem Inneren des Verteilerstücks 34 ist eine mit dem Hauptteil 22 aus einem Stück bestehende querverlaufende Wand 4o angeordnet. Die Wand 4o hat durch eine Einkerbung eine Sollbruchstelle 42, an der sie leicht bricht. Die in Fig. 2

109852/1377

gezeigte Wand 4o dient dazu, den Hohlraum 24 von dem Innenraum der Leitung l6 zu trennen, so daß eine mechanische Dichtung gegeben ist, die das Strömen von Fluid durch die Leitung 12 zur Leitung 16 verhindert.

An dem llauptteil 22 ist durch Schweißen oder auf andere Weise ein becherförmiges Teil 44 mit einer geschlossenen Stirnwand 46 befestigt, um den Hohlraum 24 abzudichten. Die Wand 46 ist durch Einkerbung mit einer Sollbruchstelle 48 versehen, so daß sie leicht bricht und verschoben werden kann. Die Wand 46 liegt der Wand 4o direkt gegenüber, so daß eine gegenseitige Beeinflussung, wie nachstehend näher erläuia:·., erfolgen kann. Ein Stopfen 5° ist an dem gegenüberliegenden Ende des Teils 44 durch Einschrauben oder auf andere Weise so befestigt, daß er den Innenraum verschließt, der eine Verbrennungskammer 52 bildet. In die Verbrennungskammer 52 ist eine Büchse 54 eingepaßt, in welcher eine Treibmittelladung 56 angeordnet ist. Das Treibmittel ist vorzugsweise so beschaffen, daß es keine giftigen Verbrennungsgase erzeugt. Der Stopfen 50 hat eine Ausnehmung 58» in welcher ein Zünder 60 eines Explosivstoffes angeordnet ist. Durch den Stopfen 5o erstreckt sich in die Ausnehmung 58 eine Bohrung 62, durch welche die elektrischen leitenden Drähte 2o hindurchgehen und in Kontakt mit dem Zünder 60 stehen. Die Bohrung 62 ist mit einem herkömmlichen Kunststoff oder einem anderen Material abgedichtet. Eine Platte 64 mit einer Vielzahl von Offnungen 66 ist zwischen der Treibmittelladung 56 und der Stirnwand 45 des Teils 44 angeordnet.

Die Wirkungsweise der Anordnung wird anhand von Fig. 3 erläutert. Wenn das Fahrzeug 2 in eine Kollision ausreichender Stärke verwickelt ist, fließt vom Fühler l8 aus ein elektrischer Strom durch die Drähte 2o zum Zünder 60, der dadurch gezündet wird. Infolge der Zündung des Zünders 60 beginnt

109852/ 1377

wiederum die Treibmittelladung 56 zu brennen j wodurch Verbrennung sgase in der Verbrennungskammer 52 erzeugt Airerden, so daß der Druck darin erhöht wird. Wenn der Druck in der Verbrennungskammer 52 eine vorher festgelegte Höhe erreicht, vorzugsweise etwa 21o kg/cm (3ooopsi), wird die Kammerwand 46 zwangsweise aus ihrer Lage gerissen, durch den Hohlraum hindurchgetrieben und stößt auf die Hohlraumwand 4o. Infolge der Aufschlagkraft wird die Wand 4o zwangsweise aus ihrer Lage gerissen. Beide Wandteile 46 und 4o werden in das Innere des Verteilerstücks 3^ getrieben und kommen dort an der Bodenwand 36, wie in Fig. 3 gezeigt, zu liegen. Dadurch wird eine Auslaßöffnung 68 zwischen dem Hohlraum 24 und dem Inneren des Verteilerstücks ^k gebildet. Somit strömt das Druckfluid von dem Speicher 4 längs eines Strömungsweges, der insgesamt durch den Pfeil 7o gekennzeichnet ist, in das Innere des Verteilerstücks 34, wo das Fluid durch die Löcher 38, was durch die Pfeile 72 gekennzeichnet ist, hindurchgeht und von da durch die Leitung l6 zu dem Behältnis strömt, welches dadurch aufgeblasen wird. Die Platte 64 mit den Bohrungen 66 verengt den Durchlaß der Verbrennungsgase von der Verbrennungskammer 52 in den Gehäusehohlraum 24, wodurch ein erhöhter Druck in der Verbrennungskammer 52 aufrechterhalten wird, der eine völlige Verbrennung der Treibmittelladung 56 begünstigt und steuert und außerdem ein Rückströmen der Verbrennungsgase in den Speicher verhindert. Auf diese Weise strömt ein umfangreiches Volumen von Verbrennungsgasen aus der Verbrennungskammer 52 in den Gehäusehohlraum 24, wo sich die Verbrennungsgase und das Druckfluid vermischen. Das Gemisch aus Gasen und Fluid strömt zusammen zu dem Behältnis und bläst es auf. Ein Behältnis mit einem Volumen von 0,28 m ist als Ganzes in . weniger als 5o Millisekunden mit der erfindungsgemäßen Anordnung völlig aufgeblasen»

109852/1377

Auf diese Weise wird der Druck des Speicherfluids, der ursprünglich in dem Behälter herrscht, bei Gebrauch des Systems niemals überschritten und während des Gebrauchs der Anordnung kein Schaden an dem kostspieligen Speicher angerichtet. Zwischen der Verbrennungskammer und dem Innenraum des Gehäuses ist eine mechanische Dichtung sowie eine mechanische Einrichtung zum Aufheben der Dichtung durch Zerbrechen zwischen dem Innenraura des Gehäuses und der Leitung vorgesehen, um einen Strömungsweg zwischen dem Fluidspeicher und dem Behältnis zu öffnen. Dadurch wird zum Aufblasen des Behältnisses ein Gemisch aus dem Druckfluid des Speichers und den Verbrennungsgasen aus d~r Trexbmittelladung verwendet. Die erfindungsgemäße Anordnung führt zu keiner Zerstörung des Fluidspeichers, es besteht nicht einmal die Gefahr einer Beschädigung, da der ursprüngliche Speicherdruck in dem Speicher bei Betätigung der Anordnung nicht überschritten wird. Außerdem kann bei der erfindungsgemäßen Anordnung ein beträchtlich kleineres Speicherreservoir für das Fluid verwendet werden, das auf einem beträchtlich niedrigeren Druck gehalten werden kann, als es bei den bekannten Anordnungen möglich ist.

Patentansprüche

109852/1377

Claims

- Io - PATENTANSPRUCHE

1. /Vorrichtung zum Aufblasen, einer Sicherheitsanordnung

für Fahrzeuge, bestehend aus einem aufblasbaren kissenartigen Behälter, einem Druckfluidspeicher und einer verzögerungsabhängig zündbaren Treibmittelladung, gefc kennzeichnet durch ein Gehäuse (l4) mit einer Kammer (24), deren eine Seite mit dem Druckfluidspeicher (4) in offener Verbindung (12, 26) steht und von der die anderen beiden gegenüberliegenden Seiten von Platten (46, 4o) verschlossen sind, die Sollbruchstellen (48, 42) aufweisen, wobei die eine Platte (46) einen Verschluß gegenüber einem an dem Gehäuse (l4) angebrachten Treibmittelgehäuse (44) bildet, während die andere Platte (4o) den Abschluß gegenüber einem Auslaßgehäuse (34, 16) bildet, das mit dem Gehäuse (14) und dem aufblasbaren Behälter (6¹) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ™ daß zwischen der Platte (46) des Treibmittelgehäuses

(44) und der Treibladung (56) eine Platte (64) mit vielen kleinen Öffnungen (66) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßgehäuse aus einem Verteilerstück (34) mit geschlossenem Boden (36) und Öffnungen (38) in der Seitenwand, das in einem ringförmigen Vorsprung (32) angrenzend an die gasauslaßseitige Platte' (4o) der Kammer (24) sitzt, und aus einer den Vorsprung (32) außenseitig dicht umschließenden und das Verteilerstück (3^) im Abstand umgebenden Auslaßleitung (16) besteht.

109852/1377